YAPI TEKNOLOJİSİ DERS-4 TEMELLER
Konunun İçeriği Temellerin Sınıflandırılması Yüzeysel Temeller Derin Temeller Kesonlar
TEMEL - Üst yapıdan gelen yükü taşıyıcı elemanlardan alarak zemine aktaran yapı elemanına temel denir. - Yapı yükünün zemine güvenle aktarılması zeminin mukavemet bakımından uygun olmasına bağlıdır. - Bunun için zeminin emniyet gerilmesinin yeterliliği, zemin tabakalarının cins ve yapısı, yer altı suyunun olup olmadığı gibi hususlara dikkat edilmelidir. - Temel tamamen zemin içerisinde inşa edilir. - Temelin oturduğu yüzeye ise temel yatağı denilir. - İnşaatın en çok dikkat edilmesi gereken aşamalarından biridir.
İyi bir temel dizaynında göz önünde bulundurulması gereken hususlar: Temel tabanı sağlam zemine oturmalıdır. Temel tabanı don seviyesi altında olmalıdır. Temeldeki düşey çökmeler oturmalar 1.00-3.00 cm.den fazla olmamalıdır. Temele yatay ya da eğik yüklerin gelmesi önlenmeli ve temel tabanına gelen yükler üniform yayılmalıdır. Zemin tabakalarının birbirleri üzerinden kaymasana yol açan eğik tabakalaşma ve zeminde homojen olmayan yapı üzerine bina inşa edilmemelidir.
Malzemelerine Göre Temeller Tuğla Temeller Taş Temeller Beton Temeller Betonarme Temeller Ahşap Temeller Çelik Temeller
Tuğla Temeller Sağlam ve pres tuğla ile yapılır. Kireç harcı ile örülürse 60 açı ile basamaklandırılır. Çimento harcı ile örülürse 45 lik açı ile basamaklandırılır.
Taş Temel Sağlam ve orta yapı zeminlerinde yapılır. Seçilecek taşlar, sağlam, dona dayanıklı ve aderansı iyi taşlar olmalıdır. Basamaklı olarak inşa edilir. Basamak yüksekliği genişliğinin 1/3 ü kadar alınır. Sağlam zeminlerde doğrudan zemin üzerine, orta zeminlerde 6-10 cm kalınlığında çakıl veya 20 cm kalınlığında beton tabaka üzerine inşa edilir.
Beton Temel Sağlam ve orta yapı zeminlerinde yapılan temellerdir. Şekillendirilmesi kalıplama ile yapılabilir. Yükseklikleri yüklerin 60 ile yayıldığı kabul edilerek hesap edilir. Kuruda ve zemin suyu içinde inşa edilebilir.
Betonarme Temel Her çeşit zeminde inşa edilebilen temel şeklidir. İnşası ve şekillendirilmesi kalıpla yapılır. Beton ve demirden imal edildiği için bağlantıları kuvvetli ve yük taşıması çok iyidir. Suyu emen ve demire zarar verecek zeminlerde, zemin yüzeyine 6 cm lik bir grobeton tabakası dökülür, üzerine betonarme temel inşa edilir.
Ahşap Temeller Ahşap sudan ve rutubetten çabuk etkilenen bir malzeme olduğundan ayrıca maliyetinin yüksek oluşundan dolayı temel yapımında tercih edilmez. Geçici yapılarda kazık ve ızgara temel olarak kullanılır.
Çelik Temeller Genellikle çelik yapılarda, derin kazık temellerde ve ızgara temellerde uygulanır. Genellikle I ve H profilleri kullanılır. Yeraltı suyu ve rutubetine karşı korozyondan korunması için içerisine bakır katılmış çelik boru ve profilleri kullanılır. Korozyona karşı korumak için diğer bir önlemde etraflarına beton dökmektir.
A- YÜZEYSEL TEMELLER 1- Duvaraltı Temeller Temel duvarından gelen yükleri daha geniş bir yüzeyle zemine aktarmak için yapılırlar. Bu tip temellerde zemin yalnızca temel duvarının olduğu kısımlarda kazılır. Bu tip temellerde kenetli blok, kesme taş, kalıp içine dökülen grobeton veya betonarme betonu kullanılabilir. Bu tip temeller bina ağırlığının az olması durumunda kullanılabilir.
DUVARALTI TEMEL ÇEŞİTLERİ
Bir-iki katlı basit yığma yapıların temel duvarlarının altına, duvardan en az 20 cm daha geniş betonarme bir kiriş yapılarak oluşturulur. Genişliği 50-70 cm, yüksekliği 30-40 cm civarındadır.
2- Münferit (Tekil) Temeller Orta sert temel zemini ve düşük yapı ağırlığı söz konusu ise "Tekil Temel" kullanılır. Bu tip temeller betonarme karkas yapıda yalnızca kolonların altına tek tek hesaplanıp boyutlandırılarak yerleştirilir. Şömel düz plaka halinde, kenarları kademeli veya eğik olarak betonarme ile yapılabilir. Betonarme yapılarda münferit temeller, kaymaların önlenmesi için birbirine 30x30 veya 50x50 cm kesitli bağ kirişleri ile bağlanır.
AMPATMAN Taş ve beton gibi malzemenin fazla kullanımını önlemek için sömelde kademeler çıkıntı ve eğimler yapılır bunlara "AMPATMAN" ya da "AMBUATMAN" adı verilir.
Kolonlarının altına kolon kesitinden çok daha büyük betonarme bir plak(pabuç) yapılarak oluşturulur. Deprem kuvvetini aktarması için pabuçlar bağ kirişi veya kalınlığı en az 15 cm olan döşeme ile birbirine bağlanır. Pabuç alanı(bx ve by); kolon kuvvetinden zeminde oluşan gerilme zeminin emniyetle taşıyabileceği gerilmeden küçük kalacak şekilde seçilir. Pabuç boyutları en az 100x100 cm, kalınlığı en az 25 cm dir, uygulamada 30-40 cm civarında olur. Tekil temel; yüksekliği az fakat uzun hangar tipi yapılarda ve çok sağlam (kaya) zemin üzerindeki normal yapılarda kullanılır. Apartman tipi yüksek yapılar için uygun bir temel değildir. Farklı oturma riski çok yüksektir.
Kare Tekil Temel Boyutlandırılması Tabanı kare olan tekil bir sömel için aşağıdaki bilgiler verilmektedir: P: Sömele gelen yük. 25000 kg olsun S: Sömel taban alanı (cm2) zeminin her cm2 sinin emniyetle taşıyabileceği yük. (3 kg/cm2) a: sömelin kenar uzunluğu
3- Mütemadi (Sürekli-Izgara) Temel Mütemadi temeller genellikle kargir yığma yapılarda duvarlar altında hatıl şeklinde, iskeletli yapılarda kiriş veya kirişli plaka şeklinde tanzim edilir. Bu tip temeller ikiye ayrılır Tek Yönlü Mütemadi Temel Çift Yönlü Mütemadi Temel
Bir doğrultuda sürekli temel Yapının bir doğrultudaki her aksı boyunca dizili kolonlarının altına ters tablalı betonarme bir kiriş yapılır. Kolon yükleri kirişe, kirişten tablaya (pabuca), tabladan zemine aktarılır. Deprem kuvvetini aktarması için kirişler bağ kirişi veya kalınlığı en az 15 cm olan döşeme ile birbirine bağlanır. Kolon kesiti tümüyle kirişe oturmalı bir kısmı kirişin dışına taşmamalıdır.
Bu nedenle kiriş genişliğini kolonların kesitleri belirler. Pabuç kalınlığı en az 20 cm dir, uygulamada genelde 25-30 cm civarında olur. Pabuç genişliği en az 100 cm dir ve kolon kuvvetlerinden zeminde oluşan gerilme zeminin emniyetle taşıyabileceği gerilmeden küçük kalacak şekilde seçilir. Bir doğrultuda sürekli temel; kolonları bir doğrultuda düzenli dizili hangar tipi yapılarda kullanılır. Apartman tipi yüksek yapılar için genellikle uygun değildir. Farklı oturma riski yüksektir.
İki doğrultuda sürekli temel Yapının her iki doğrultudaki her aksı boyunca dizili kolonlarının altına ters tablalı betonarme bir kiriş yapılır. Kolon yükleri kirişe, kirişten tablaya (pabuca), tabladan zemine aktarılır. Kolon tümüyle kirişe oturmalı bir kısmı kirişin dışına taşmamalıdır. Pabuç kalınlığı en az 20 cm dir, uygulamada genelde 25-30 cm civarında olur. Pabuç genişliği en az 100 cm dir ve kolon kuvvetlerinden zeminde oluşan gerilme zeminin emniyetle taşıyabileceği gerilmeden küçük kalacak şekilde seçilir. İki doğrultuda sürekli temel apartman tipi yüksek yapılar için genelde uygundur. Farklı oturma riski, bir doğrultuda sürekli temele nazaran, çok daha düşüktür.
Aksları doğrusal olmayan mütamadi temel
4-Radye Jeneral Temel Zemin emniyet gerilmesinin çok düşük olduğu ya da dolgu zeminlerde uygulanan temel türü "Radye-Jeneral" veya "Radye Temel" dir. Yapıda projelendirilen kolonların sıklığı veya temel duvarlarının birbirlerine yakınlığı da bu temel türünü gerektirebilir. Radye-jeneral temel zemini tamamen örten ve ters yerleştirilmiş bir plak döşeme. şeklinde çalışır.
Radye-Jeneral Temel Çeşitleri Düz plak temel Kirişli plak temel Ters kirişli plak temel Mantar plak temel Ters kemer temel Rijit temeldir.
DÜZ RADİYE TEMEL: Genellikle duvar ve kolonlar birbirine yakın ve yükleri de az ise temel,düz radiye şeklinde yapılır. KİRİŞLİ RADYE TEMEL:Duvar yada kolonların aralıkları fazla ise temel kirişli radiye olarak yapılır. a) Alttan kirişli radiye temel:hem bodrum döşemesinin düz olması istendiğinde ve hem de temelin, zemin üzerinde kaymasına engel olmak için,kirişler radiyenin altınında düzenlenirler. b) Üstten kirişli radiye temel: Kirişler,radiye temelin üzerine oturtulurlar. Ancak, bodrum döşemesinin düz olması istendiğinde kiriş aralıkları,kiriş yüksekliğince doldurulur. MANTAR ŞEKLİNDE RADYE TEMEL: Kolon yüklerini daha geniş bir alana yayarak radiye temele aktarmak için yapılır. TERS KEMER ŞEKLİNDE RADYE TEMEL: Zeminden gelen su basıncının ya da bina yükünün fazla olması durumunda temel, ters kemer şeklinde düzenlenir.
Rijit temel Temel perde kolon kiriş ve döşemelerin bir bütün olarak yapıldığı temel türüdür Zemindeki elastiki şişmeleri, farklı oturmaları ve temel duvarlarına yandan gelecek zemin basınçlarını karşılamak için rijit temel yapılır.
5- Dolgu Temeller Taşıma gücü az olan zeminlerde temelin oturacağı yerin toprağı kazılarak alınır. Yerine değişik şekillerde dolgu yapılarak zemin hazırlanır ve bunun üzerine temel yapılır. Genelde derinliği az olan su içinde temel yapılması gerektiği hallerde kullanılır. Taş Dolgu Üzerine Yapılan Temeller Kum ve Çakıl Dolgu Üzerine Yapılan Temeller olarak ikiye ayrılır.
Kum ve Çakıl Dolgu Üzerine Yapılan Temeller Taşıma gücü az olan zeminlerde temelin oturacağı yerin toprağı kazılarak alınır. Kazı şevli olarak yapılabileceği gibi palplanş perdesi arasına da alınabilir. Kazı derinliği donma seviyesinin altına inmek kaydı ile, hafif yapılarda 80 cm, ağır yapılarda 180-200 cm alınır. Kazı yerine yapılan kum ve çakıl dolgu 15 cm kalınlığında tabakalar halinde serilerek tokmaklanır, sıkıştırılır. Şayet yer altı suyu varsa, kazı dibine drenaj için boru döşenir.
Taş Dolgu Üzerine yapılan Temel Derinliği az olan su içinde temel yapılması istendiğinde dolgu yapılacak zemin yüzeyi temizlenir ve su yüzeyinin üzerine kadar büyük taşlarla dolgu yapılır. Yapının temeli plak halinde taş dolgu üzerine oturtulur.
1. Ayak Temeller 2. Kazık Temeller TEMELLER DERİN TEMELLER Üzerine binanın oturacağı sağlam zeminin çok derinlerde olması durumunda, hem taşıma gücü fazla olan zemin tabakalarından yararlanmak hem de zemin içinde kullanılabilir hacimler oluşturmak amacıyla derin temeller yapılır.
AYAK TEMELLER Ayak temeller genellikle betonarmeden inşa edilir. Ayaklar, planda belirtilen duvarların birleşme noktalarına getirilir ve tabanları kare veya çan seklinde genişletilir. Açık temel çukurunda inşa bu ayakların üst kısımları birbirine betonarme kirişlerle bağlanır.
KAZIK TEMELLER Betonarme, ahşap veya çelik kazıkların yan yana sağlam zemine ininceye kadar çakılması veya yerinde dökülmesi, sonra üst kısımlarının bağ kirişleri veya ızgara kirişleri ile birbirine bağlanması suretiyle yapılan temellere kazık temeller denir.
Kazık temeller şu amaçlar için kullanılır: Şevlerin sağlamlaştırılmasında, Suyun kaldırma kuvvetleri ile yatay zemin etkilerinin karşılanmasında. Limanlar ve köprü ayakları gibi su içinde kalacak yapıların inşasında, Su içinde kazıklarla palplanş perde yapımı inşasında kullanılır.
Çakma Kazıklar Basit Çakma Kazıklar Parçalı Çakma Kazıklar olmak üzere ikiye ayrılırlar. Birbirlerine eklenerek boyları 25 m ye kadar çıkarılabilir. Kazık çapının her cm sinin 1 ton yük taşıdığı kabul edilir. Yapıldıkları malzemeye göre : Ahşap Çakma Kazıklar Çelik Çakma Kazıklar Betonarme Çakma Kazıklar olmak üzere üçe ayrılırlar.
Ahşap Çakma Kazıklar Boyları 6 m, çapları 25 cm olan iğne yapraklı ağaçlardan yapılan kazıkların zemine çakılması ile elde edilirler. Zemine kolay girmesi için kazıkların uçları sivriltilir ve gereğinde kazıkların uçlarına metal çarık geçirilir. Boyları 6 m den fazla olursa her 1 m için çapı 1 cm arttırılır.
Yapı yükünün derinlerdeki sağlam zemin tabakasına birtakım kazıkların uç ya da yanal sürtünme kuvvetleriyle aktarılması prensibine göre çalışırlar. Uç Kazıkları Sürtünme Kazıkları Kısmen Uç Kısmen Sürtünme Kazıkları
Çelik Çakma Kazıklar Bu tip kazıkların çekme ve basınç dayanımları yüksektir. Çelik kazıkların uçarı sivriltilir, başlarına başlık takılır. Sulu zeminlerde paslanarak korozyona uğramaması için önlemler alınır.
Betonarme Çakma Kazıklar Bu kazık türü yapının yer altı sularından fazla etkilenmeleri durumunda tercih edilir. İstenilen ölçülerde hazırlanabilir. Dairesel kesitte yapılan çakma kazık temellerin donatısında boyuna donatı kancasız olarak en az 4Φ14, daire kesitlilerde 5Φ14 kullanılır. Beton yapımında ise çimento 400 kg/m3 ile Dmax=30 mm olan temiz agrega ile hazırlanan beton harcı kullanılmalıdır. Kazıkların yerine oturtma işlemi yapıldıktan sonra baş kısmı kırılarak donatılar ortaya çıkartılır. Bu tür kazıklar vinçlerle kaldırılıp şahmerdanlarla çakılır.
Burgulu (Fore) Kazık Temeller Bu tip kazıklar iki şekilde yapılırlar. a) Kaplama Borusu Kullanılmadan Yapılan Kazıklar b) Kaplama Borusu Zeminde Kalan Kazıklar Bu tip kazıklarda zemin sağlam tabaka bulununcaya kadar burgu ile açılır içine demir donatı konularak beton dökülür.
Kaplama Borusu Kullanılmadan Yapılan Kazıklar Yer altı suyu olmayan zeminlerde 85 cm çap ve 6 m derinliğe kadar uygulanabilirler. Sistem olarak zeminin sıkıştırılması suretiyle taşıma gücünün arttırılması esasına dayanırlar. Bu tür kazıklar: Kompres Kazıklar Kornart Kazıklar Ekspres (Dulak) Kazıklar olmak üzere üç şekilde yapılırlar.
Kompres Kazık Delici olarak 2200 kg ağırlığında ve 85 cm çapında bir dullac uç şahmerdanla düşürüldüğünde zemin yanlara doğru sıkıştırılarak boşluk açılır. İstenilen derinliğe inildikten sonra sert ve sağlam taş parçaları dökülerek ve 2000 kg lık tokmakla vurularak boşluğun tabanında bir taş tabakası teşkil edilir. Boşluğa normal kıvamda beton dökülüp 1800 kg lık tokmakla sıkıştırma yapılır.
Kornart Kazıklar TEMELLER Zemine 25-40 cm çapında ahşap bir kazık çakılıp çekildikten sonra meydana gelen boşluk betonla doldurularak ve sıkıştırılarak yapılır.
EKSPRES KAZIKLAR Dökme demirden yapılan 30-90 cm çaplı konik şekilli uca sahip kazık zemine darbe ile çakılır ve kalan boşluklar, betonla doldurularak sıkıştırılır.
Kaplama Borusu Zeminde Kalan Kazıklar Kendini tutamayan ve sıkışmaya elverişli olan yumuşak zeminlerde 30-90 cm çapında ince saç borular çeşitli şekillerde çakıldıktan sonra içi betonla doldurularak yapılır. Gerekirse çelik donatı kullanılabilir. Başlıcaları: Ramond, Mast, Stren, Jansen, Abolorenz, Benoto kazıklarıdır.
Kaplama Borusu Zeminde Kalan Kazıklar
Kaplama Borusu Çıkartılan Kazıklar Yer altı suyu bulunan ve kendisini tutamayan gevşek zeminlerde uygulanır. Kalınlığı 10-20 mm olan kaplama borusu zemine çakılır. İçerisindeki boşluğa gerekiyorsa donatı konularak beton dökülür. Daha sonra kaplama borusu yukarı çekilir.
Bu tip Kazıkların 4 farklı türü vardır Simpleks Kazıkları Franki Kazıkları, Straus Kazıkları Wolfholz Kazıkları
Simpleks Kazıkları Kaplama borusunun ucuna sürtünmeyi önlemek için 5 cm daha geniş timsah ağzı şeklinde veya koni şeklinde papuç takılı 40 cm çapındaki borular şahmerdanla çakılır. İstenilen derinliğe inildikten sonra çelik donatı yerleştirilerek beton dökülür. Kaplama borusu çekilerek çıkarılır.
Franki Kazıkları Bir biri içine geçebilen birkaç borudan oluşan 45-50 cm çapındaki kaplama borusu ağır çelik uçla birlikte zemine çakılır. İstenilen derinliğe inildikten sonra varsa zemin suyu boşaltılır ve 80-100 cm yüksekliğinde nemli grobeton dökülüp tokmaklanır.
Straus Kazıkları Zeminde sarsıntı olmadan çalışılması gereken yerlerde zemin sondaj Aletleri ile 60-120 cm çapında delinerek kaplama borusu indirilir ve Franki kazıkları gibi yapılır. TEMELLER
Wolfholz Kazıkları Kaplama borusu zemine çakıldıktan sonra çelik donatı yerleştirilir, hava borusu ile beton borusu konarak kaplama borusunun başı kapatılır. Basınçlı hava yardımı ile yeraltı suyu boru dışına itilir. Daha yüksek basınçla gönderilen beton aynı basınçla sıkışır ve kaplama borusunu yukarı doğru iter.
Kazıklı Derin Temellerin Projelendirilmesindeki Esaslar Herhangi bir zemin altı araştırma yöntemi ile zeminin yapısı incelenerek hangi kazık tipinin kullanılacağına karar verilir. Kazık sayısı formüller ve arazi deneyleri vasıtası ile bulunur. Kazıkların yerleşim durumu, kazık sayısı ve ağırlığının tayininden sonra, kazık yerleri seçilmeli ve temel tipi tayin edilmelidir. Temeller projelendirilirken, temelin kazık başlıklarının üzerine oturtulması esas alınmalıdır. Temelin kayma mukavemeti ve moment tesirine karşı dayanımı göz önünde bulundurulmalıdır.
KESONLAR Açık Kesonlar Pnömatik Kesonlar Yüzen Kesonlar TEMELLER
Kesonun kelime anlamı sandıktır. Su altında veya sulu ve gevşek zeminlerde kuruda temel inşa etmek için temel tabanına kadar indirilen ahşap, çelik yada beton kasadır. Sağlam zeminin derinde olduğu ve kazık temellere göre daha geniş ve sağlam temel yapmak gerektiği durumlarda keson temeller uygulanır.
1. Açık Kesonlar: TEMELLER Çapı 1.5-3.0 m. olan dairesel ahşap, demir ya da betonarme çarık, temel zemini üzerine oturtulur. Diş çapına uygun olarak çarık üzerine taş, tuğla, beton ya da betonarmeden bir manto duvar örülür veya kalıpla dökülür. Daha sonra her 1.0-1.5 m de bir hatıl yapılarak duvar bağlantısı sağlamlaştırılır ve bu arada devamlı olarak kesonun içindeki zemin kazılarak dışarı çıkartılır; mantonun altı boşaltılır.
Ağırlığıyla aşağı doğru inen kesonun üst seviyesi zemine silme gelince tekrar ayni işleme devam edilerek sağlam tabakaya ulaşılmaya çalışılır. Sürtünmeyi azaltmak üzere manto duvarı içe doğru 1/10-1/15 eğimle daraltılarak devam edilir. Son olarak kesonun içi betonla doldurulur.
2. Pnömatik(hava basınçlı) Kesonlar: Zemin ve yeraltı suyunun fazla olduğu yerlerde kullanılan bu keson türünde prensip, temel olarak inşa edilecek kesonun alt bölümündeki çalışma odasının zemindeki suyu yenecek hava basıncıyla doldurulması ve kuruda çalışılarak zeminin kazılması, ağırlığıyla çöken kesonun sağlam tabakaya ulaşmasıdır. Kazılan toprak bir bacadan dışarı çıkartılır. Ayrıca işçi servis bacası, sağlık koşullarına uygun hacim, alan ve yükseklik ile basınç sağlanmalıdır. Bu kesonlar da ahşap, çelik veya betonarmeden yapılabilmekte, üst boşlukları yine betonla doldurulmakta ve 30.00 m derinliğe kadar inilebilmektedir.
3. Yüzen Kesonlar: Tamamen su içinde, balçık zeminlerde uygulanan keson türüdür. Bunlara "Yüzen Sandık" da denmektedir. Dışarıda hazırlanan alt ve yanları kapalı sandık kesonlar, temel veya sömel yapılması istenen noktaya getirilip yerleştirilir. İçerisine taş, blok, demir ve beton parçalarından oluşan ağırlıklar konularak gevşek zeminde tabana doğru çökmesi sağlanır. İstenilen sağlam zemin tabakasına ulaşıldığında kesonun geri kalan boşlukları doldurularak işlem tamamlanır. Bina bağlantısı için üstte demir filizleri bırakılmalıdır.